韋樂平
近幾年來，隨著技術的進步，電信管理體制的改革以及電信市場的逐步全面開放，光纖通信的發展呈現了蓬勃發展的新局面，預計2000年世界信息傳輸網的80％以上的業務將由光纖通信完成。
1 傳輸體制全面轉向
傳統的光纖通信是以準同步傳輸體制（PDH）為基礎的，隨著網絡日趨復雜和龐大，以及用戶要求的日益提高，這種傳輸體制正暴露出一系列不可避免的內在缺點，一種有機地結合高速大容量光纖傳輸技術和智能網元技術的新傳輸體制——光同步傳送網應運而生，ITU－T將之稱為同步數字體系（SDH）。
這種技術體制一誕生就獲得了廣泛的支持，年銷售額已超過70億美元。我國也已成為世界SDH大國。有趣的是，原來一直沿用北美SONET體制的我國周邊國家和地區，象日本、韓國、臺灣也先后決定從SONET體制轉向SDH體制。
2 向超高速系統發展
傳統的光纖通信發展始終在按照電信號的時分復用（TDM）方式進行，每當傳輸速率提高4倍，傳輸每個比特的成本大約下降30％～40％，因而高比特率系統的經濟效益大致按指數規律增長，這就是為什么光纖通信系統的傳輸速率在過去20多年來一直在持續提高的根本原因。目前商用系統已從45Mb／s增加到10Gb／s，可以攜帶12萬條話路，其速率在20年時間里提高了2000倍，比同期的微電子技術的集成度增長速度還要快得多。高速系統的出現不僅增加了業務傳輸容量，而且也為各種各樣的新業務，特別是寬帶業務和多媒體業務提供了實現的可能。目前10Gb／s系統已開始批量裝備網絡，全世界安裝的終端已超過100O個，主要在北美、歐洲、日本和澳大利亞也有少量試驗和商用系統。
3 向超大容量波分復用系統演進
如前所述，采用電的時分復用系統的擴容潛力已盡，然而光纖的20Onm可用帶寬資源僅僅利用了不到1％，99％的資源尚待發掘。如果將多個發送波長適當錯開的光源信號同時在一根光纖上傳送，則可以大大增加光纖的信息傳輸容量，這就是波分復用（WDM）的基本思路。鑒于近幾年來技術上的重大突破和市場的驅動，波分復用系統發展十分迅速。如果認為1995年是起飛年的話，其全球銷售額僅僅為1億美元，而2000年預計可超過40億美元，2005年可達120億美元，發展趨勢之快令人驚訝。目前全球實際敷設的WDM系統已超過2000個，而實用化系統的最大容量已達160Gb／s（16×10Gb／s），美國朗訊公司宣布年底將推出80個波長的WDM系統，其總容量可達200Gb／s（80×2.5Gb／s）或400Gb／s（40×10Gb／s）。實驗室的最高水平則已達到2.6THz（132×20Gb／s）。可以認為近兩年來超大容量密集波分復用系統的發展是光纖通信發展史上的又一次劃時代的里程碑，為全球信息高速公路奠定了堅實的基礎。
4 實現全光聯網
上述實用化的波分復用系統技術盡管具有巨大的傳輸容量，但基本上是以點到點通信為基礎的系統，其靈活性和可靠性還不夠理想。如果在光路上也能實現類似SDH在電路上的分插功能和交叉連接功能的話，無疑是如虎添翼，增加新一層的威力。根據這一基本思路，光的分插復用器（OADM）和光的交叉連接設備（OXC）均已在實驗室研制成功，即能直接在光路上對不同波長的信號實現上下和交叉連接功能。
實現光聯網的基本目的是：
·實現超大容量光網絡（一對光纖達80～320Gb／s）；
·實現網絡擴展性，允許網絡的節點數和業務量不斷增長；
·實現網絡可重構性，達到靈活重組網絡的目的；
·實現網絡的透明性，允許互連任何系統和制式的信號；
·實現快速網絡恢復，恢復時間可達100ms。
鑒于光聯網具有上述潛在的巨大優勢，發達國家投入了大量的人力、物力和財力進行預研，特別是美國國防部預研局（DARPA）資助了一系列光聯網項目。全光聯網已經成為繼SDH電聯網以后的又一次新的光通信發展高潮，有人將1998年稱為光聯網年并不過分。其標準化工作將于1999年基本完成，其設備的商用化時間也大約在2000年左右。建設一個最大透明的、高度靈活的和超大容量的國家骨干光網絡不僅可以為未來的國家信息基礎設施（NIl）奠定一個堅實的物理基礎，而且也對我國下一世紀的信息產業和國民經濟的騰飛以及國家的安全有極其重要的戰略意義。
5 新一代光纖和新一代光纜的建設高潮
5.1 新一代的非零色散光纖
目前的公用電信領域幾乎由單模光纖一統天下。然而，隨著光纖網容量需求的迅速增長，傳輸速率已經增長到10Gb／s，波分復用技術也開始應用，無再生傳輸距離也隨著光纖放大器的引入而迅速延長。面對這種超高速、超大容量、超長傳輸距離的新形勢，傳統的色散未移位單模光纖（稱為G.652光纖）已暴露出力不從心的態勢。針對G.652光纖的弱點，近兩年出現了一種新型的非零色散光纖，稱之為G.655光纖。這是一種專門為下一代超大容量波分復用系統設計的新型光纖。目前北美新敷設干線光纜已放棄G.652光纖和G.653光纖，全部轉向G.655光纖。第二代的G.655光纖——大有效芯徑的光纖也已經問世，具有更合理的色散規范值，可以更有效地克服光纖非線性的影響，從根本上緩解了系統容量增加的限制，最適合于以10Gb/s為基礎的高密集波分復用系統，代表了干線光纖的最新發展方向。
5.2 新一輪的干線光纜建設高潮
前幾年人們曾普遍認為，發達國家的干線光纜建設已經基本結束，然而近兩年來IP業務的爆炸式增長所引發的對網絡容量的巨大需求導致了新一輪的干線光纜建設高潮。為此，不少有遠見的電信公司特別是那些新興的以經營IP業務為主的電信公司掀起了新一輪大規模建設光纜網的高潮。以著名的新興公司Qwest為例，計劃在1998年底前新建總共為2.5萬公里的光纜，覆蓋全美。其特點是全部采用最新的G.655光纖，并具有高達120芯的光纖密度。Worldcom，Global Link和Level 3等公司都在建全國性的骨干網，全部采用G.655光纖。
6 IP over SDH與IP over Optical
以IP業務為主的數據業務是當前世界信息業發展的主要推動力，因而能否有效地支持IP業務已成為新技術能否有長遠技術壽命的標志。
目前，ATM和SDH均能支持IP，分別稱為IP over ATM和IP over SDH，兩者各有千秋。IP over ATM利用ATM的速度快、容量大、多業務支持能力的優點以及IP的簡單、靈活、易擴充和統一性的特點，可以達到優勢互補的目的，不足之處是網絡體系結構復雜、傳輸效率低、開銷損失大（達20％～30％）。而SDH與IP的結合（IP over SDH）恰好能彌補上述IP over ATM的弱點。其基本思路是將IP數據報通過點到點協議（PPP）直接映射到SDH幀，省掉了中間復雜的ATM層。具體做法是先把IP數據報封裝進PPP分組，然后再利用HDLC組幀，再將字節同步映射進SDH的VC包封中，最后再加上相應SDH開銷置入STM－N幀中即可。
IP over SDH在本質上保留了因特網作為IP網的無連接特征，形成統一的平面網，簡化了網絡體系結構，提高了傳輸效率，降低了成本，易于實現IP組播和兼容不同技術體系實現網間互聯。缺點是網絡容量和擁塞控制能力差，大規模網絡路由表太復雜，只有業務分級，尚無優先級業務質量，對高質量業務難以確保質量，尚不適于多業務平臺，是以運載IP業務為主的網絡的理想方案。隨著千兆比高速路由器的商用化，其發展勢頭很強。例如美國Sprint公司和GTE公司已決定采用Cisco的GSR12000高速路由器作為節點建立IP骨干網。世界最大的ISP－UUNet也宣布將在骨干網上采用IP over SDH。另外，對于跨洋的點到點通信這樣簡單的骨干網顯然無需采用復雜的IP over ATM，此時IP overSDH是非常適合的技術手段。采用這種技術的關鍵是千兆比高速路由器，這方面近來已有重大突破性進展，例如美國Cisco公司已于1997年9月推出12000系列千兆比特交換路由器（GSR），可以在千兆比特速率上實現因特網業務選路，還具有5～60Gb／s的多帶寬交換能力，提供靈活的擁塞管理、組播和QoS功能，其骨干網速率可以高達2.5Gb／s，將來能升級至10Gb／s。這類新型高速路由器的端口密度和端口費用已經可以與ATM相比，轉發分組延時也已經降至ms量級，不再是問題。簡言之，隨著千兆比特高速路由器的成熟和IP業務的大發展，IP over SDH將會獲得越來越廣泛的應用，其發展趨向值得密切注視。
從長遠看，當IP業務量逐漸增加時，則有可能最終會省掉中間的SDH層，IP直接在光路上跑，形成十分簡單的統一的IP網結構（IP over Optical），其開銷最低，傳輸效率最高，因而最適用于未來超大型IP骨干網的核心匯接。在相當長的時期，IP over ATM，IP over SDH和IP over Optical將會共存互補，各有其最佳應用場合和領域。
7 結束語
從上述干線光纖通信的發展現狀與趨勢來看，可以認為光纖通信又一次進入了蓬勃發展的新高潮。而這一次發展高潮涉及的范圍更廣，技術更新更難，影響力和影響面也更寬，勢必對整個電信網和信息業產生更加深遠的影響，也將對下一世紀的社會經濟發展產生巨大影響，值得密切注視和研究。
